结晶矿物学实验指导书-石油大学

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1、 1中国石油大学（北京） 造岩矿物学实验教学体系改革项目成果之一 中国石油大学（北京） 造岩矿物学实验教学体系改革项目成果之一 造岩矿物学实验指导书 造岩矿物学实验指导书 谢庆宾 编 中国石油大学（北京）基础地质教学实验室 中国石油大学（北京）基础地质教学实验室 2005 年年 12 月月 2目 录 实验一 晶体对称及晶体分类 实验二 单形和聚形 实验三 晶体定向及估计晶面符号 实验四 偏光显微镜的使用及单偏光镜下解理和多色性的观察 实验五 单偏光镜下晶体光学性质观察相对折光率的观察与比较 实验六 正交偏光镜下晶体光学性质的观察消光类型、干涉色级序、重折率测定 实验七 正交偏光镜下晶体光学性质

2、的观察定轴名、测延性、测最大消光角 实验八 锥光下晶体光学性质观察一轴晶干涉图 实验九 锥光镜下晶体光学性质观察二轴晶干涉图 实验十 矿物的系统鉴定（综合性实验） 实验十一 均质体矿物和一轴晶矿物 实验十二 二轴晶矿物架状构造硅酸盐 实验十三 二轴晶矿物层状和链状构造硅酸盐 实验十四 二轴晶矿物岛状构造硅酸盐 实验十五 其它二轴晶矿物及不透明矿物 3前前 言言 造岩矿物学是地质工程专业一门非常重要的专业基础课程，它的显著特点是，实践性较强，即学生通过大量的实验操作，掌握未知矿物的鉴定方法和常见矿物的特点。本课程包括结晶学实验、晶体光学实验和造岩矿物学实验，课程总学时 56 学时，其中实验总学时

3、30 学时，随着招生规模的不断扩大，现在每年招收 5 个年级，即实验总学时 30 学时5 组（每班一组）150 学时。目前实验教学资源有限，能够完全承担造岩矿物学的实验室只有一个，除此之外该实验室还承担着地质工程专业岩浆岩、变质岩、沉积岩和石油工程专业地球科学概论等课程的实验课，给实验课的安排造成了严重的困难。如何充分利用现有的教学资源，最大限度的满足实验教学的要求，减少教师带实验课的负担，实验教学体系改革势在必行。 改革的目标是实验室对学生全天候开放， 学生可以随时进入实验室完成实验内容。充分利用现有实验教学资源。学生可以通过因特网随时查阅实验教学演示、实验指导书和实验报告格式及要求，无需教

4、师现场指导，即可自行完成实验内容。大大减轻教师工作负担。学生可以随时通过因特网与教师联系， 采用集体或个别答疑的形式解答同学们在试验中出现的问题。 这本实验指导书就是实验教学体系改革的成果之一， 是中国石油大学岩矿教研室多年教学经验的积累，它的突出特点是实验目的明确，实验内容详细，实验要求具体，可操作性很强。书中详细列出每次实验所用的仪器、标本和薄片号码，实验报告格式，学生通过查阅该指导书，就能自行完成实验内容。 4实验一、晶体对称与晶体分类（2 学时，验证性） 实验一、晶体对称与晶体分类（2 学时，验证性） 一、实验目的 一、实验目的 通过分析晶体模型，理解和巩固晶体对称的概念，了解晶体对称

5、的特点。学会在晶体上寻找对称要素，确定对称型、晶系和晶族。 二、实验内容 二、实验内容 （1）学会寻找对称面、对称心、对称轴和旋转反伸轴。 （2）对晶体模型确定其所属晶类（对称型） 、晶系和晶族。 三、主要实验仪器设备名称三、主要实验仪器设备名称：木制模型。 四、每台套主要仪器设备每次实验学生数四、每台套主要仪器设备每次实验学生数：木制模型 6 人一套 五、实验提示五、实验提示 1如何找对称心（C）？ 对称心是晶体中假想的一定点，通过此点的任直线，在距中心等距离的两端，必有晶体上相对应的点。一个晶体中可以没有对称心或只有一个对称心。有对称心的晶体，晶面都是成对平行，而且相互平行的两个晶面同形等

6、大、方向相反。 寻找对称心的方法是将晶体和每一个晶面依次贴置于桌面上，逐一检查是否都有与桌面平行的另一个同形等大方向相反的晶面存在，如果有，则该晶体有对称心，否则无对称心。 2如何找对称面（P）？ 对称面是通过晶体中心， 并将晶体平分为互为镜像的两个部分的假想平面。一个晶体中可能没有对称面，也可能有一个对称面或几个对称面，但最多只能有九个对称面。 在晶体中， 对称面为通过晶体几何中心的一个平面， 它存在的可能有三种： （1）垂直等分某些晶面。 （2）垂直等分某些晶棱。 （3）包含晶棱。 寻找对称面的方法和步骤是，把晶体固定在一个位置不要乱动，视线从不同方向去观察。首先找直方向的对称面，然后再找

7、水平方向的对称面，最后找倾斜方向的对称面，以免重复或漏掉。 53对称轴（Ln） 对称轴是通过晶体中心的一个假想直线， 晶体围绕此直线旋转一定角度后，可使晶体上的相等部分重复出现。一个晶体中可以没有对称轴，也可能有一种或几种对称轴，而每种对称轴可能有一个或几个。 在晶体中，对称轴为通过晶体的几何中心的一条直线，它存在的可能位置有六种： （1）通过两个晶角的直线。 （2）通过两个晶面的中心，并与晶面垂直的直线。 （3）通过一个晶角和一个晶面的中心，并与该晶面垂直的直线。 （4）通过两个晶棱的中点，并垂直于晶棱的直线。 （5）通过一个晶角和一个晶棱的中点并垂直该晶棱的直线。 （6）通过一个晶棱的中点

8、及一个晶面的中心，并与该晶面垂直的直线。 寻找对称轴的方法和步骤是，用两手指拿住轴的两端，使晶体旋转 3600，看相同的晶面、晶棱和晶角重出现几次即为几（n）次轴。 4如何确定晶体所属的晶类（对称型） 、晶系和晶族？ 将一个晶体中找到的全部对称要素组合在一起，并按一定顺序书写就构成了该晶体的对称型， 然后将该型与教材中的 32 种对称型核对， 直到完全无误为止。 对称型确定后，再根据对称特点，确定该晶体所属的晶系和晶族。 六、实验报告格式及具体实验内容六、实验报告格式及具体实验内容 6实验一 晶体对称及晶体分类 对称轴 对 称 面对 称 心L6 L4L3L2P C对称型晶 系 晶 族 1020

9、3 20512 30812 30819 42317 52004 51823 62512 73208 73204 73225 对 称 要素对 称 要 素 数 目 模 型 号码7实验二、单形和聚形（2 学时，验证性）实验二、单形和聚形（2 学时，验证性） 一、实验目的 一、实验目的 （1）认识 47 种单形 （2）了解各种单形在各晶族晶系中的分布 （3）深入理解单形和聚形的概念，掌握从聚形中分析单形的方法 二、实验内容 二、实验内容 （1）认识 47 单形，熟练掌握其中重点的 25 种单形。 （2） 从聚形中分析单形， 结合所给模型分析聚形， 将分析结果记入鉴定表。 三、主要实验仪器设备名称三、主

10、要实验仪器设备名称：木制模型。 四、每台套主要仪器设备每次实验学生数四、每台套主要仪器设备每次实验学生数：木制模型 6 人一套 五、实验提示五、实验提示 1如何认识单形？ 单形是由对称要素联系起来的一组晶面的总和。同一个单形其所有晶面彼此相等。分析单形时要注意单形晶面数目、晶面的相对位置、晶面的形状以及晶面和对称要素之间的关系，同时还要注意单形的横切面形状等。 对照教材中所列的 47 种单形，观察模型，逐个观察，按照顺序摆放，熟练掌握其中 25 种常见的单形。 2注意区分下列相似单形 （1）三方双锥与菱面体。 （2）四方双锥与八面体。 （3）斜方面体、四方四面体与四面体。 （4）斜方柱与四方柱

11、。 （5）复三方柱与六方柱。 （6）复三方双锥与六方双锥。 （7）菱形十二面体与五角十二面体。 3. 聚形中分析单形的方法步骤如何？ （1）确定聚形对称型和晶系。 （2）将聚形中同形等大的面归纳在一起，构成一个单形，据此确定聚形中单形数目。即看聚形中不同晶面的种类数目。 8（3） 可根据对称型、 单形晶面的数目和相对位置进行综合分析来确定单形。对于某些形状简单的单形， 可以通过假想， 把单形的晶面延长扩大至相交以后，想象该单形的形状。 分析时应注意，单形在各晶族、晶系中的分布。各晶系、晶系所包含的单形，在聚形中其晶面形状会发生变化，但同一单形各晶面的相对位置（晶面与对称要素的关系）不变。 （4

12、）只有属于同一晶类（对称型的）单形，才能相聚为聚形。利用这一原则，可以检查聚形分析结果是正确。 六、实验报告格式及具体实验内容 六、实验报告格式及具体实验内容 实验二 单形和聚形 模型号码 对称型 晶系 单形 数目 单形名称及其晶面数目 73217 73228 51818 42317 41312 20514 20530 20523 9实验三、晶体定向及估计晶面符号（2 学时，验证性） 实验三、晶体定向及估计晶面符号（2 学时，验证性） 一、实验目的 一、实验目的 （1）进一步巩固晶轴、轴单位、晶体常数、晶面符号（米氏符号） 、单位面的概念。 （2）学会晶体定向的方法、学会确定晶面符号和单形符号

13、。 二、实验内容 二、实验内容 根据给出的晶体模型，分析对称型、确定所属晶系，再根据不同晶系晶体的定向方法对晶体进行定向，最后确定单形名称和符号。 三、主要实验仪器设备名称三、主要实验仪器设备名称：木制模型。 四、每台套主要仪器设备每次实验学生数四、每台套主要仪器设备每次实验学生数：木制模型 6 人一套 五、实验提示 五、实验提示 1、如何对晶体进行定向？ （1）根据晶体对称型，确定其所属晶系。 （2）根据所属晶系确定选轴原则，各晶系选轴的原则如下： 等轴晶系：以三个互相垂直的 L4（在 3L4的晶类中）或三个互相垂直的 L2为 X、Y、Z； 四方晶系：以 L4或 Li4为 Z 轴，两个 L2

14、分别为 X、Y 轴，若没有 L2，可取对称面的法线或棱为 X、Y； 三方和六方晶系：以 L3、L6、Li6为 Z 轴，以彼此相交为 1200的三个 L2或 P的法线或棱的方向分别为 X、Y、U 轴； 斜方晶系：以三个 L2为 X、Y、Z 轴，L2不足时用 P 的法线作 X、Y 轴； 单斜晶系：以 L2或 P 的法线为 Y 轴，以垂直于 Y 轴的主要晶棱方向为 Z 轴和 X 轴； 三斜晶系：以不在同一平面内的三个晶棱方向为 X、Y、Z 轴。 2、如何确定晶面符号？ 代表晶面在空间的方位的符号称为晶面符号。晶体定向以后，晶面的空间方位可以借晶面与晶轴的截交关系来确定。估计晶面符号的方法有： （1）

15、将晶体按定向原则放置好，分清各晶轴的名称及正、负端。 （2）根据晶面在各晶轴上所截的距离，可定出每一晶面的指数。 10（3）晶面符号用“ （） ”表示。当为三个晶轴时，晶面指数按（hkl）顺序排列，h、k、l 分别为该晶面在 X、Y、Z 轴的指数。 （4）在估计晶面符号时，如能确定出指数数字，则用阿拉伯数字表示。如（100） 、 （110） 、 （201）等；如果不能估计出数字，则用（hkl）表示，负值的负号置于指数上方，若晶面平行于某一晶轴，相应的晶面指数为 0，如某晶面平行于 Z 轴，与其它二晶轴相交，就应写为（hk0） 。当某两个晶面指数相同时，两者应该用相同的字母表示，如（hhl） 。

16、 （5）晶面符号代表三个指数的关系，要用最简单的形式表示。如（h00）应写为（100） ， （hh0）则应写为（110） 。在晶面符号中除字母与 0 组合外，其它字母和数字不要同时使用，例如不能写成（h02） 。 3、如何确定单形符号？ 单形符号是指， 在单形中选择一个代表性晶面的符号， 表示该单形的符号。选择代表性晶面的原则是：尽可能选与 X、Y、Z 轴均交于正端的晶面，即单形中位于前方、右方和上方的晶面。将该晶面的指数用大括弧括起来，即为该单形的符号。例如立方体的单形符号为100。 4、注意事项 （1）四方晶系晶体定向时 X、Y 轴可有不同的选轴方法，一般习惯选用通过晶棱中心并互相垂直的两个 L2作 X、Y 轴； （2）